Н.А. Галактионова
Промышленная экология
Учебное пособие для студентов заочного отделения / Москва: Международный независимый эколого-политологический университет, 2002
Тема 4. Основные технологические процессы
4.5. Тепловые процессы
4.5.1. Общая характеристика тепловых процессов
Технологические процессы,
скорость протекания которых определяется скоростью подвода или отвода тепла,
называются тепловыми процессами, а аппаратура, предназначенная для
проведения этих процессов, называется тепловой,
или теплоиспользующей, аппаратурой. К тепловым процессам
относятся нагревание, охлаждение, испарение
и конденсация.
Нагревание — повышение
температуры перерабатываемых материалов путем подвода к ним тепла.
Охлаждение — понижение
температуры перерабатываемых материалов путем отвода от них тепла.
Конденсация —
сжижение паров какого-либо вещества путем отвода от них тепла.
Испарение — перевод
в парообразное состояние какой-либо жидкости путем подвода к ней тепла.
Частным случаем испарения является
весьма широко распространенный в химической технике процесс выпаривания
— концентрирования при кипении растворов твердых нелетучих
веществ путем удаления
жидкого летучего растворителя в виде паров.
В тепловых процессах взаимодействуют не
менее чем две среды с различными температурами, при этом тепло
передается самопроизвольно (без затраты работы) только от среды
с большей температурой к среде с меньшей температурой.
Среда с более высокой температурой,
отдающая при теплообмене тепло, называется теплоносителем, среда
с более низкой температурой, воспринимающая при теплообмене тепло, называется холодильным
агентом (хладоагентом).
В химической технике
приходится осуществлять тепловые процессы при самых различных
температурах — от близких к абсолютному нулю до нескольких тысяч градусов. Для
каждого конкретного процесса, протекающего в определенном
интервале температур, подбираются наиболее подходящие теплоносители и
хладоагенты. Выбранные теплоносители и хладоагенты должны быть вполне химически
стойкими в рабочих условиях процесса, не давать отложений на стенках аппаратов,
не вызывать коррозии аппаратуры и легко транспортироваться
по трубам.
Перечень наиболее
распространенных в химической технике теплоносителей и
хладоагентов с указанием условий их применения приведен в табл. 4.1.
Таблица 4.1.
Наиболее распространенные теплоносители (хладоагенты)
Теплоносители
(хладоагенты)
|
Рабочие условия
в установках
|
Температура, 0С
|
Давление, атм.
|
Азот, кислород, воздух
|
До – 210
|
До 200
|
Этан, этилен, фреоны
|
От – 70 до – 150
|
До 40
|
Вода
|
От 0 до 100
От 100 до 374
|
1
1 – 225
|
Насыщенный водяной пар
|
От 0 до 250
|
От 1 до 40
|
Дымовые (топочные) газы
|
От 420 до 1000
|
1
|
Твердые теплоносители
(шамот, и др)
|
До 1500
|
1
|
Основной характеристикой любого
теплового процесса является количество передаваемого в процессе
тепла; от этой величины зависят размеры тепловой
аппаратуры. Основным размером теплового аппарата является теплопередающая
поверхность, или поверхность теплообмена.
Часто в процессе теплообмена
нагреваемые или охлаждаемые материалы изменяют агрегатное состояние:
испаряются, конденсируются, плавятся или кристаллизуются. Особенности таких
процессов теплообмена заключаются в том, что тепло подводится к материалам или
отводится от них при постоянной температуре и распространяется не
в одной, а в двух фазах.
|